可变电压电平变换器的制造方法
【专利说明】可变电压电平变换器
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2013年3月8日提出申请的序列号为61/775，368的美国临时专利申请案的权益，所述美国临时专利申请案特此出于所有目的如同完全陈述于本文中一般以其全文引用方式并入。
技术领域
[0003]本发明涉及一种可变电压电平变换器，特定来说涉及一种包括此可变电压电平变换器的微控制器。
【背景技术】
[0004]许多电路配置需要模块在不同电压域中(即，以不同供应电压)操作。在此类情形中，需要电平移位电路来将信号从一个域转换到另一域。
[0005]举例来说，图1中展示包含3.3V到5V电力供应器101、微处理器(MPU)单元102及外围控制器104的系统100。MPU 102在由线性调节器108提供的1.8V下操作。外围控制器104使用3.3V到5V的供应电压操作。可(例如)在备用模式中使用此外围控制器以针对电容触摸传感器(未展示)执行电池监测或ADC(模/数转换器)扫描。在此电路中，MPU 102用作主要应用控制器。为了转换来自外围控制器104的信号以可由MPU 102读取(且反之亦然)，需要电平移位电路106。
[0006]在许多情形中，此电平移位电路的开发是耗时且复杂的，且可导致开发微控制器产品的困难。
【发明内容】
[0007]一种根据实施例的集成电路(IC)装置包含具有包括多个输入/输出I/O端口的输入/输出电路的微控制器，所述IC装置包括与所述微控制器耦合的多个外部引脚；其中所述微控制器包括可选择至少两个不同I/o供应电压的I/O电压供应器。
[0008]在一些实施例中，所述I/O电压供应器与和电力供应引脚分离的外部引脚耦合，其中所述外部引脚与具有不同于可在所述电力供应引脚处获得的电力供应电压的电压的电压源耦合以允许所述I/O电路以不同电压电平操作。在一些实施例中，所述I/O电压供应器包括可操作以耦合所述I/o电压供应器与多个供应电压中的一者的切换单元。所述切换单元可为可操作以耦合所述I/o电压供应器与以下各项中的一者:由所述电力供应引脚或内部电压调节器提供的内部供应电压及由所述外部引脚提供的外部I/o电压。所述切换单元可进一步允许选择由数/模转换器产生的内部电压。在一些实施例中，所述I/o电压供应器包含缓冲放大器。
[0009]一种操作IC装置的方法，所述IC装置包括具有包括多个输入/输出I/O端口的输入/输出电路的微控制器，所述IC装置包括与所述微控制器耦合的多个外部引脚；其中所述微控制器包括可选择至少两个不同I/o供应电压的I/O电压供应器，其中将I/O引脚配置为多电平串行发射器输出，其中发射具有包含电力供应电压电平、接地电平及I/o供应电压电平的至少三个电压电平的串行信号。
[0010]一种根据实施例的微处理器包含输入/输出(I/O)电路，所述I/O电路包含集成式电平移位器以用于在多个供应电压之间进行选择。在一些实施例中，所述I/o电路经配置以感测并施加所述多个供应电压。
[0011]在一些实施例中，提供包含用于切换所述多个供应电压的多个开关的感测电路。在一些实施例中，所述感测电路包含用于切换所述多个供应电压的多路复用器。在一些实施例中，提供缓冲放大器。在一些实施例中，所述多个电压包括装置供应电压及外部源电压。在一些实施例中，所述多个电压包括数/模转换器的输出。
[0012]一种根据实施例的包含多个外部引脚的集成电路包含:处理器，其经配置为以施加在所述多个外部引脚中的一者处的供应电压为动力来操作；及内部输入/输出电路，其经配置以在所述供应电压与施加在所述多个外部引脚中的另一者处的至少一个其它供应电压之间进行选择。
[0013]在一些实施例中，所述内部输入/输出电路包含在所述引脚中的每一者与所述输入/输出电路的相关联缓存器电路之间的开关。在一些实施例中，多路复用器插置于所述引脚与所述输入/输出电路的相关联缓存器电路之间。在一些实施例中，缓冲器提供于所述多路复用器与所述相关联缓存器电路之间。在一些实施例中，所述输入/输出电路进一步经配置以选择内部数/模转换器电压。
[0014]当连同以下说明及附图一起考虑时，将更佳地了解及理解本发明的这些及其它方面。然而，应理解，尽管指示本发明的各种实施例及其众多特定细节，但以下说明是以图解说明方式而非限制方式给出。可在不背离本发明的精神的情况下在本发明的范围内做出许多替代、修改、添加及/或重新布置，且本发明包含所有此类替代、修改、添加及/或重新布置。
【附图说明】
[0015]包含本说明书所附且形成本说明书的部分的图式以描绘本发明的特定方面。应注意，图式中所图解说明的特征未必按比例绘制。可通过参考连同附图进行的以下说明获取对本发明及其优点的更完整理解，在附图中相同参考编号指示相同特征且其中:
[0016]图1是根据现有技术的电平移位电路配置的图式。
[0017]图2是根据实施例的电平移位电路配置的图式。
[0018]图3是输入端口的图式。
[0019]图4是根据实施例的输入端口的图式。
[0020]图5是根据实施例的输入端口的图式。
[0021]图6是可经配置以供与实施例一起使用的示范性总线拓扑。
【具体实施方式】
[0022]参考在附图中图解说明且在以下说明中详述的示范性(且因此非限制性)实施例更全面地阐释本发明以及其各种特征及有利细节。然而，应理解，尽管指示优选实施例，但详细说明及特定实例仅以图解说明方式而非以限制方式给出。可省略对已知编程技术、计算机软件、硬件、操作平台及协议的说明以便不会不必要地在细节上使本发明模糊。所属领域的技术人员将从本发明明了在基本发明概念的精神及/或范围内的各种替代、修改、添加及/或重新布置。
[0023]根据各种实施例，可提供模拟端口接口以允许一个电压域上的微控制器介接到另一域上的外部电路。通过将此电平移位要求能力集成到微控制器自身中，客户在其设计及开发中节省了成本及复杂度两者，从而使开发微控制器产品更容易。
[0024]根据各种实施例，可通过至少两个不同电压(例如微控制器的第一“正常”供应电压，及第二供应电压，举例来说由系统经由外部引脚提供或在内部产生的较低电压)操作整个I/O电路。I/O电路包括相应电平移位器以允许控制每一端口引脚的相应驱动晶体管。因此，通过可为正常供应电压或者在外部供应或在内部产生的另一电压的供应电压控制I/O端口引脚的整个电路。内部电压电平移位器允许微控制器内的I/O组件的正确操作。根据其它实施例，仅允许特定I/o引脚经编程为以不同供应电压操作。一些实施例可允许用户编程I/o引脚中的每一者或一些I/O引脚的电压选择。
[0025]根据一实施例，集成电路(IC)装置可包括具有包括多个输入/输出I/O端口的输入/输出电路的微控制器。所述IC装置还可包括与所述微控制器耦合的多个外部引脚；其中所述微控制器包括与和电力供应引脚分离的外部引脚耦合以允许所述I/o电路以不同电压电平操作的内部I/o电压供应器。替代地，所述装置可不包括外部引脚且在内部产生(举例来说)较低I/o电压。可提供开关以选择装置的正常操作电压或较低电压，所述较低电压可(举例来说)由用于所述I/o电路的主要供应电压的调节器或数/模转换器在内部产生。
[0026]根据另一实施例，所述I/O电压供应器可包括可操作以耦合所述I/O电压供应器与多个供应电压中的一者的切换单元。根据另一实施例，所述切换单元可操作以耦合所述I/o电压供应器与以下各项中的一者:由所述电力供应引脚或内部电压调节器提供的内部供应电压及由所述外部引脚提供的外部I/o电压。根据另一实施例，所述切换单元进一步允许选择由数/模转换器或任何其它内部电压调节器产生的内部电压或电压参考。根据另一实施例，所述I/o电压供应器可包括缓冲放大器。
[0027]根据另一实施例，I/O引脚经配置为多电平串行发射器输出，可包括发射具有包含电力供应电压电平、接地电平及I/o供应电压电平的至少三个电压电平的串行信号。
[0028]现在翻到图2，其为包含3.3V到5V电力供应器201、微处理器(MPU)单元202及外围控制器204的系统200。MPU 202在由线路调节器208提供的1.8V下操作。外围控制器204使用3.3V到5V的供应电压操作。可(例如)在备用模式中使用此外围控制器以执行电池监测或针对电容触摸传感器(未展示)的ADC(模/数转换器)扫描。在此电路中，MPU 202用作主要应用控制器。包含电路206的实施例能够通过将相对简单的移位能力集成到MPU 202中而消除对图1的电平移位电路106的需要。
[0029]图3中展示用于集成电路的输入配置或缓存器电路300。输入配置300介接到引脚RX[y]308且包含电平移位器302、ESD保护305及三态控制件304。如图3中所展示，缓存器电路300的供应电压连接到装置的供应电压Vdd。通过端口接口逻辑(未展示)提供PMOS驱动器及NMOS驱动器。
[0030]根据各种实施例，输入/输出电路的供应电压匹配到外部电路的电压供应。举例来说，为允许缓存器在较低电压下操作，感测外部电压且将其施加到缓存器电路。
[0031]图4中展示根据一实施例的系统。如所展示，输入配置电路400大体类似于图3的输入配置电路。然而，图4的电路进一步包含用于将电路300耦合到Vdd及Vdde